Optimale Verteilung von Bypassdioden innerhalb eines Solarmoduls

[Dirk D. (onemintyulep)]

Ich möchte ein experimentelles Solarmodul konfektionieren für eine 
mobile Anwendung. Dabei ist Teilverschattung ein wichtiger Faktor. Wegen 
der geringen Fläche sind alle Zellen in Serie (ca. 0,25m², 1/6 6" 
Zellen) und es gibt keinen Spannungs-Overhead für einen Step-Down 
Regler. Deshalb möchte ich grosszügig Bypassdioden verteilen. Da das ein 
Einzelstück in Handarbeit wird kann ich bis zu 1 Schottky für jede Zelle 
gehen. Ich konnte im Internet nichts finden wodurch ich beurteilen kann 
ob das optimal oder suboptimal wäre. Die Studien die ich finden konnte 
haben entweder Vollverschattung betrachtet oder haben nicht käufliche 
ideale Dioden verwendet.
Was mir klar ist ist dass bei Vollverschattung einer Zelle zu den 
fehlenden 0,5V noch -0,3V (Schottky) weggehen, dadurch wäre es ggf. 
effizienter eine Diode über jeweils mehrere Zellen zu schalten. Aber 
Vollverschattung einer Zelle ist nicht das wahrscheinliche Szenario, und 
wenn der MPP zu weit fällt ist es eh Wurscht.
Kennt jemand eine entsprechende Studie oder hat das mal selber 
betrachtet/simuliert?

[Julian B. (julinho)]

Wenn du ein Verschattungsproblem hast, nimm wenige Zellen und wandel 
hoch.

Bypass-Dioden bringen nur etwas, wenn Du einen DC/DC Konverter hat, der 
den MPP auch findet und was damit anfangen kann.

Ideale Dioden kann man kaufen.

[Dirk D. (onemintyulep)]

Du hast sicher recht, aber das ist auch eine theoretische Fragestellung. 
Falls die keiner direkt beantworten kann lohnt es sich auch das 
aufzubauen :)
Ideale Dioden sind ökonomisch nicht sinnvoll für diese Anwendung. 
Deshalb sind die auch fast alle obsolete. Aber wenn du eine für unter 
20ct. kennst, gerne.

[Julian B. (julinho)]

Die Simulation ist relativ einfach, wenn du dich ein bisschen mit PSpice 
auskennst. Eine Zelle kannst du mit einer Diode und einer 
Konstantstromquelle simulieren. Schließt du mehrer davon in Serie hast 
du dein Modul. Wenn du eine Zelle verschatten willst, drehst du einfach 
den Konstantstrom runter.

Um die I-U-Kurve aufzunehmen belastest du das Modul oder fährst die 
Spannung durch.
Eine Bypassdiode einzubauen ist dann ein leichtes.

[Dirk D. (onemintyulep)]

Sehr richtig, ich kann das in LTSpice simulieren, aber ich hatte 
irgendwie gehofft dass das schonmal jemand gemacht hat :) Vielleicht 
krieg ichs am Wochenende hin.
Wundert mich dann halt dass das noch niemand durchexerziert hat. Es ist 
nämlich handwerklich einfacher, jede Zelle mit einer Diode zu versehen 
als Gruppen zu brücken.

[Julian B. (julinho)]

Ist natürlich sinnvoller jede Zelle mit Bypass-Diode zu versehen, in der 
Realität macht das aber niemand weil der technische und finanzielle 
Aufwand größer ist, als einfach ein größeres Modul zu verwenden.

[Dirk D. (onemintyulep)]

Na so natürlich ist das nicht, wegen der Vorwärtsspannung die über den 
Dioden abfällt und wegen des Rückwärtsstroms. Wenn man das bei 
Vollverschattung von Zellen betrachtet ist es besser mehrere Zellen zu 
brücken. Aber Vollverschattung ist nicht realistisch, realistisch ist 
dass einige Zellen weniger Strom liefern als andere.
Wenn ich das simuliere kommt auf jeden Fall die Random-Funktion zum 
Einsatz :)

[Dirk D. (onemintyulep)]

Habs jetzt mal simuliert, zufällige Teilverschattung mit und ohne 
Bypass... das ist fulminant, kann aber irgendwie nicht stimmen? :)
Mit einem Kondensator als Last gabs überhaupt keine negativen Ströme?
PS: Ich glaub ich habs rausgefunden. Es lag an der nicht passenden Last. 
Näher am MPP ist es weniger krass. das sind allerdings nur 8 Zellen, je 
mehr Zellen desto deutlicher.
Interessant finde ich dass die Spannung sich nivelliert. Das wär gut für 
ohne MPPT.

[Lurchi (Gast)]

Wenn keine Reserve bei der Spannung da ist, fällt schon mit einer 
verschatteten Zelle die Spannung zu weit. D.h. die Dioden braucht man 
nur als Schutz - da reicht dann eine diode für etwa 5-10 Zellen - hängt 
von den Zellen ab.

Wenn man mit 1 Zelle weniger - etwa 0.4 V für die diode auskommt und der 
Regler dann auch noch den MPP findet, wäre 1 Diode je Zelle wohl 
passend.

Die Zellen in der Mitte des Panels kann man ggf. zusammenfassen, weil es 
da eher unwahrscheinlich ist, das eine Zelle in der Mitte Schatten hat, 
die anderen aber nicht.

Wenn es mit Teilschatten noch funktionieren soll, ggf. ein paar Zellen 
mehr, damit man auch dann noch eine Chance hat.